数据库系统原理-第4章-数据库安全性.ppt

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第四章数据库安全性,第四章数据库安全性,4.1计算机安全性概论4.2数据库安全性控制4.3视图机制4.4审计4.5数据加密4.6统计数据库安全性,问题的提出,数据库的一大特点是数据可以共享，但数据共享必然带来数据库的安全性问题；数据库系统中的数据共享不能是无条件的共享；例：

军事秘密、国家机密、新产品实验数据、市场需求分析、市场营销策略、销售计划、客户档案、医疗档案、银行储蓄数据数据库中数据的共享是在DBMS统一的严格的控制之下的共享，即只允许有合法使用权限的用户访问允许他存取的数据；数据库系统的安全保护措施是否有效是数据库系统主要的性能指标之一。

区别两个概念,什么是数据库的安全性数据库的安全性是指保护数据库，防止因用户非法使用数据库造成数据泄露、更改或破坏。

什么是数据的保密数据保密是指用户合法地访问到机密数据后能否对这些数据保密。

通过制订法律道德准则和政策法规来保证。

4.1计算机安全性概述,4.1.1计算机系统的三类安全性问题,什么是计算机系统安全性为计算机系统建立和采取的各种安全保护措施，以保护计算机系统中的硬件、软件及数据，防止其因偶然或恶意的原因使系统遭到破坏，数据遭到更改或泄露等。

计算机安全涉及问题计算机系统本身的技术问题管理问题法学计算机安全法律犯罪学心理学,计算机安全理论与策略计算机安全技术,安全管理安全评价安全产品,计算机犯罪与侦察安全监察,4.1计算机安全性概论,4.1.1计算机系统的三类安全性问题,三类计算机系统安全性问题,技术安全类管理安全类政策法律类,指计算机系统中采用具有一定安全性的硬件、软件来实现对计算机系统及其所存数据的安全保护，当计算机系统受到无意或恶意的攻击时仍能保证系统正常运行，保证系统内的数据不增加、不丢失、不泄露。

软硬件意外故障、场地的意外事故、管理不善导致的计算机设备和数据介质的物理破坏、丢失等安全问题,政府部门建立的有关计算机犯罪、数据安全保密的法律道德准则和政策法规、法令,4.1.2安全标准介绍,信息安全标准的发展历史,1985年美国国防部可信计算机系统评估准则（TCSEC）,1991年欧洲信息技术安全评估准则（ITSEC）,1993年加拿大可信计算机产品评估准则（CTCPEC）,1993年美国信息技术安全联邦标准（FC）草案,通用准则（CC）V1.01996V2.01998V2.11999,1999年CCV2.1成为国际标准（ISO15408）,TCSEC/TDI,TCSEC:

TrustedComputerSystemEvaluationCriteria1985年美国国防部（DoD）正式版本的DoD可信计算机系统评估准则又称桔皮书TDI:

TrustedDatabaseInterpretation1991年美国NCSC（国家计算机安全中心）颁布可信计算机系统评估准则关于可信数据库系统的解释，将TCSEC扩展到数据库管理系统。

又称紫皮书,TCSEC/TDI安全级别划分,可信计算机系统评测标准,四组（division）七个等级；DC（C1，C2）B（B1，B2，B3）A（A1）按系统可靠或可信程度逐渐增高；各安全级别之间具有一种偏序向下兼容的关系，即较高安全性级别提供的安全保护要包含较低级别的所有保护要求，同时提供更多或更完善的保护能力。

可信计算机系统评测标准,D级将一切不符合更高标准的系统均归于D组典型例子：

DOS是安全标准为D的操作系统DOS在安全性方面几乎没有什么专门的机制来保障C1级非常初级的自主安全保护能够实现对用户和数据的分离，进行自主存取控制（DAC），保护或限制用户权限的传播。

可信计算机系统评测标准,C2级安全产品的最低档次提供受控的存取保护，将C1级的DAC进一步细化，以个人身份注册负责，并实施审计和资源隔离达到C2级的产品在其名称中往往不突出“安全”（Security）这一特色典型例子操作系统Microsoft的WindowsNT3.5，数字设备公司的OpenVMSVAX6.0和6.1数据库Oracle公司的Oracle7Sybase公司的SQLServer11.0.6,可信计算机系统评测标准,B1级标记安全保护。

“安全”（Security）或“可信的”（Trusted）产品。

对系统的数据加以标记，对标记的主体和客体实施强制存取控制（MAC）、审计等安全机制典型例子操作系统数字设备公司的SEVMSVAXVersion6.0惠普公司的HP-UXBLSrelease9.0.9+数据库Oracle公司的TrustedOracle7Sybase公司的SecureSQLServerversion11.0.6Informix公司的IncorporatedINFORMIX-OnLine/Secure5.0,可信计算机系统评测标准,B2级结构化保护建立形式化的安全策略模型并对系统内的所有主体和客体实施DAC和MAC。

经过认证的B2级以上的安全系统非常稀少典型例子操作系统只有TrustedInformationSystems公司的TrustedXENIX一种产品标准的网络产品只有CryptekSecureCommunications公司的LLCVSLAN一种产品数据库没有符合B2标准的产品,可信计算机系统评测标准,B3级安全域。

该级的TCB必须满足访问监控器的要求，审计跟踪能力更强，并提供系统恢复过程。

A1级验证设计，即提供B3级保护的同时给出系统的形式化设计说明和验证以确信各安全保护真正实现。

B2以上的系统还处于理论研究阶段应用多限于一些特殊的部门如军队等美国正在大力发展安全产品，试图将目前仅限于少数领域应用的B2安全级别下放到商业应用中来，并逐步成为新的商业标准。

不同安全级别对安全指标的支持情况,表示该级新增的对该指标的支持,表示该级不提供对该指标的支持；,表示该级对该指标的支持与相邻低一级的等级一样,表示该级对该指标的支持较下一级有所增加或改动,4.2数据库安全性控制,在一般计算机系统中，安全措施是一级一级层层设置的。

如：

4.2.1用户标识与鉴别,是系统提供的最外层安全保护措施。

基本方法:

系统提供一定的方式让用户标识自己的名字或身份，系统内部记录着所有合法用户的标识。

每次用户要求进入系统时，由系统核对用户提供的身份标识，通过鉴定后才提供机器使用权。

用户标识用一个用户名或者用户标识号来标明用户身份。

口令,用户标识和鉴定可以重复多次,4.2.2存取控制,数据库安全最重要的一点就是确保只授权给有资格的用户访问数据库的权限，同时令所有未授权的人员无法接近数据。

这主要是通过DBMS提供的存取控制机制实现的。

在数据库系统中，为了保证用户只能访问他有权存取的数据，必须预先对每个用户定义存取权限。

这些定义放在数据字典中，被称为安全规则或授权规则。

对于通过鉴定获得上机权的用户（即合法用户），系统根据他的存取权限定义对他的各种操作请求进行控制，确保他只执行合法操作,用户权限定义和合法权检查机制一起组成了DBMS的安全子系统,存取控制机制主要包括两部分：

定义存取权限合法权限检查,自主存取控制（简称DAC）C2级灵活,强制存取控制（简称MAC）B1级严格,同一用户对于不同的数据对象有不同的存取权限不同的用户对同一对象也有不同的权限用户还可将其拥有的存取权限转授给其他用户,每一个数据对象被标以一定的密级每一个用户也被授予某一个级别的许可证对于任意一个对象，只有具有合法许可证的用户才可以存取,常用存取控制方法,4.2.3自主存取控制（DAC）方法,大型数据库管理系统几乎都支持自主存取控制，标准SQL用GRANT语句和REVOKE来实现自主存取控制。

存取权限由两个要素组成数据对象操作类型,表关系数据库系统中的存取权限,关系数据库系统中的存取权限,自主存取控制方法的优缺点,优点能够通过授权机制有效地控制其他用户对敏感数据的存取缺点可能存在数据的“无意泄露”原因：

这种机制仅仅通过对数据的存取权限来进行安全控制，而数据本身并无安全性标记。

解决：

对系统控制下的所有主客体实施强制存取控制策略,4.2.4SQLSERVER数据库安全性控制,SQLServer2005的安全涉及要素：

客户机的安全机制网络安全机制的第一道防线服务器的安全机制身份验证机制，决定了客户机能否登录到服务器上数据库的安全机制决定用户可以使用哪个数据库数据对象的安全机制最后才能访问数据对象，确定有什么样的访问权限（select等）,1、SQLServer服务器的安全机制,1）WindowsNT认证模式SQLServer数据库系统通常运行在WindowsNT服务器平台上，而NT作为网络操作系统，本身就具备管理登录、验证用户合法性的能力，因此WindowsNT认证模式正是利用了这一用户安全性和帐号管理的机制，允许SQLServer也可以使用NT的用户名和口令。

在这种模式下，用户只需要通过WindowsNT的认证，就可以连接到SQLServer，而SQLServer本身也就不需要管理一套登录数据。

2）混合认证模式在SQLServer认证模式下，SQLServer服务器要对登录的用户名进行身份验证。

当采用混合模式时，SQLServer系统即允许windowsnt帐号登录，也允许使用SQLServer帐号登录。

对于Windows9x系列的操作系统只能使用SQLServer认证模式，在WindowsNT或Windows2000上运行时，系统管理员设定登录认证模式的类型可为WindowsNT认证模式和混合模式。

1）建立WindowsNT认证模式登录账号,第一步：

控制面板管理工具“计算机管理”“本地用户和组”第二步：

右击“用户”“新用户”，输入用户名及密码，单击“创建”。

第三步：

打开SQLServer服务器目录树，选择“安全性”“登录名”“新建登录名”。

第四步：

在“常规”选项中选择用户名“WZwang”，选择Windows身份验证，单击“确定。

在此输入用户名,删除WindowsNT认证模式登录账号,步骤如下：

（1）以系统管理员身份进入企业管理器，并展开目录树；

（2）在目录树的“登录名”节点下，选中待删除的名称“wang”，,2）建立混合认证模式下SQLServer登录账号,在WindowsNT或windows2000环境下，如果要使用SQLServer登录帐号登录SQLServer，首先应该将SQLServer的认证模式设置为混合模式。

具体步骤为：

（1）右击要登录的SQLServer服务器图标，选择菜单项“属性”，出现SQLServer服务器属性配置窗口。

（2）选择“安全性”选项卡，选择身份验证方式为“SQLServer和Windows身份验证”，选择“确定”按钮。

（3）打开对象资源管理器目录树，选择“安全性”“登录”“新建登录名”；（4）在“常规”选项中输入用户名“cheng”及密码；,输入用户名cheng,输入密码,SQLServer2005密码复杂性策略：

不得包含全部或部分（=3）用户帐号名；长度至少6个字符；密码包含4类字符：

英文大写字母、小写字母、10个基本数字，非字母字符（！

等）,（5）在“服务器角色”界面，暂时保持Public角色；（6）在“用户映射”界面，选中数据库“stu”，并分配数据库角色，如下图：

测试SQL帐号能否连接到服务器：

选择“新建连接”，在“连接到服务器”界面测试。

2、SQLServer数据库的安全机制,前面所介绍的都是服务器账号的管理，若一个用户登录到SQLServer服务器，还不能对数据库进行操作，因为系统管理员还没有为他在数据库中建立一个用户名；一个登录账号在不同的数据库中可以映射成不同的用户，从而可以具有不同的权限；每个数据库中都有两个默认的用户：

dbo和guest。

1）新建数据库用户,连接对象资源管理器，选择目录树数据库“stu”安全性用户“新建用户”。

登录名和用户名,登录名代表是服务器的权限；用户名代表是数据库上的权限；用户使用登录名登录服务器后，按照登录名的服务器权限可以操作服务器；使用登录名映射的用户名可以操作数据库。

两者可相同也可不同，一般情况下选择相同。

2）为数据库用户分配权限,权限用来控制用户如何访问数据库对象。

一个用户可以同时属于具有不同权限的多个角色，这些不同的权限提供了对同一数据库对象的不同的访问级别。

SQLServer2005中的权限分为三种：

语句权限：

是否可以执行一些数据定义语句隐含权限：

系统预定义的服务器角色或dbo和数据库对象拥有者所拥有的权限对象权限：

对象权限是指用户对数据库中的表、存储过程、视图等数据对象的操作权限。

具体包括：

对表和视图,是否可执行SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE对表和视图的列，是否可执行SELECT、UPDATE对存储过程，是否可执行EXEC一个用户或角色的权限可以有以下三种存在形式：

授权（Granted）回收（Revoked）拒绝（Deny）,例1：

把查询student表分配给数据库用户“wang”。

例2：

把查询course表及修改课程号的权限分配给数据库用户“cheng”。

例3：

把对表student的insert的权限分配给用户“cheng”，并允许将此权限再授予其他用户。

例4：

把对表student的Alter的权限同时分配给用户cheng及wang。

3）创建及管理数据库角色,数据库角色是为某一用户或某一组用户授予不同级别的管理或访问数据库以及数据库对象的权限，这些权限是数据库专有的，并且还可以使一个用户具有属于同一数据库的多个角色。

SQLServer2005提供了三种类型的数据库角色固定数据库角色用户自定义数据库角色,固定数据库角色,创建用户自定义数据库角色,创建数据库角色：

登录到SQLServer服务器，选择数据库“stu”安全性角色新建数据库角色；在常规选项中输入角色名称role及登录名cheng；对数据库角色赋予权限（如对学生表进行插入记录）：

在安全对象选项中单击“添加”，选择“特定数据对象”，选择对象类型（表），选择对象名称student；在安全对象选项中选择权限insert。

对数据库角色添加数据库用户在常规选项中选择“添加用户”即可完成。

例1:

在数据库stu上定义一个数据库角色role，该角色中有数据库用户stu1、stu2，对数据表student可进行查询操作。

具体操作步骤为：

创建数据库用户stu1、stu2；创建数据库角色role并赋予查询表student的权限；将数据库用户加入数据库角色。

连接对象资源管理器目录树，选择数据库“stu”安全性用户“新建用户”（stu1和stu2）。

i）创建数据库用户,ii）创建数据库角色并赋予权限,选择数据库“stu”安全性角色新建数据库角色；在【常规】选项中输入角色名role及所有者cheng；在【安全对象】选项中单击“添加安全对象”，选择对象类型“表”，选中数据表”student”，单击确定；继续在【安全对象】选项中选择数据表student的权限（select）；,iii）将数据库用户加入数据库角色,选择数据库“stu”安全性角色数据库角色；双击角色名role；在”常规“选项中单击”添加角色成员“，依次选中数据库用户即可。

注意：

删除用户自定义的数据库角色时，首先应删除该角色的所有成员。

3、使用T-SQL语句进行数据库安全性管理,创建登录用户创建数据库用户为数据库用户分配权限创建数据库角色并指定权限给数据库角色添加用户,创建登录用户,execsp_addlogin登录名,密码用户以“SQLServer身份验证”方式登录SQLServer服务器例：

execsp_addloginstu,123,1、创建数据库用户,方法1：

创建：

CREATEUSERuser_nameFORLOGINlogin_name删除：

DROPUSERuser_name方法2：

创建：

sp_adduserloginame=login,name_in_db=user,grpname=role删除：

sp_dropusername_in_db=name方法3：

创建：

execsp_grantdbaccesslogin,user删除：

sp_dropusername_in_db=name,例1：

请为数据库stu创建用户，混合方式登录，登录名为u1.UsestuCREATEUSERstu1forloginu1EXECsp_adduseru1，stu2execsp_grantdbaccessu1,stu3例2：

删除数据库stu创建用户stu1.DROPUSERstu1EXECsp_dropuserstu2EXECsp_dropuserstu3,2、为数据库用户分配权限,基本格式：

GRANT,.ON,.TO,.WITHGRANTOPTION;功能：

将对指定操作对象的指定操作权限授予指定的用户。

接受权限的用户可以是一个或多个具体用户或PUBLIC（全体用户）谁定义？

DBA和表的建立者（即表的属主）也可以是已经拥有该权限的用户。

指定了WITHGRANTOPTION子句:

获得某种权限的用户还可以把这种权限再授予别的用户。

没有指定WITHGRANTOPTION子句:

获得某种权限的用户只能使用该权限，不能传播该权限。

不允许循环授权。

例1：

把查询Student表权限授给用户stu1；GRANTSELECTONStudentTOstu1,例3把对表SC的查询权限授予所有用户GRANTSELECTONSCTOPUBLIC;例4把查询Student表和修改学生学号的权限授给用户U4GRANTUPDATE（Sno）,SELECTONStudentTOU4;,例5把对表SC的INSERT权限授予U5用户，并允许他再将此权限授予其他用户GRANTINSERTONSCTOU5WITHGRANTOPTION;,执行例5后，U5不仅拥有了对表SC的INSERT权限，还可以传播此权限：

例6GRANTINSERTONSCTOU6WITHGRANTOPTION;同样，U6还可以将此权限授予U7：

例7GRANTINSERTONSCTOU7;但U7不能再传播此权限。

U5-U6-U7,3、收回（取消）权限,授予的权限可以由DBA或其他授权者用REVOKE语句收回。

REVOKE语句的一般格式为：

REVOKE,.ONFROM,.;例1：

把用户stu1查询student的权限收回；REVOKESELECTONStudentFROMstu1,例2：

收回所有用户查询Student表的权限；REVOKESELECTONStudentFROMPublic例3：

把用户stu4对SC表的查询权限收回；REVOKESELECT,UPDATE（Sno）ONStudentFROMstu4CASCADE-权限收回的时候必须级联收回,4、创建数据库角色并分配权限,角色的创建：

CREATEROLE例：

createroler1给角色授权：

GRANT，ON对象名TO，例：

grantselect,insertonstudenttor1角色权限的收回：

REVOKE，ONFROM，,给数据库角色添加和删除用户,添加成员：

sp_addrolememberrolename=role,membername=security_account删除成员：

sp_droprolememberrolename=role,membername=security_account例1：

将数据库用户stu添加到数据库角色role中；USEstuEXECsp_addrolememberr1，stu1例2：

从数据库角色role中删除数据库用户stu；EXECsp_droprolememberr1，stu1,4.2.6强制存取（MAC）控制方法,一、什么是强制存取控制强制存取控制（MAC）是指系统为保证更高程度的安全性，按照TDI/TCSEC标准中安全策略的要求，所采取的强制存取检查手段。

MAC不是用户能直接感知或进行控制的。

MAC适用于对数据有严格而固定密级分类的部门军事部门政府部门,二、主体与客体,在MAC中，DBMS所管理的全部实体被分为主体和客体两大类。

主体是系统中的活动实体。

DBMS所管理的实际用户；代表用户的各进程。

客体是系统中的被动实体，是受主体操纵的。

文件基表索引视图,三、敏感度标记,对于主体和客体，DBMS为它们每个实例（值）指派一个敏感度标记（Label）。

敏感度标记分成若干级别：

绝密（TopSecret）机密（Secret）可信（Confidential）公开（Public）,主体的敏感度标记称为许可证级别（ClearanceLevel）；客体的敏感度标记称为密级（ClassificationLevel）；MAC机制就是通过对比主体的Label和客体的Label，最终确定主体是否能够存取客体。

四、强制存取控制规则,当某一用户（或某一主体）以标记label注册入系统时，系统要求他对任何客体的存取必须遵循下面两条规则：

（1）仅当主体的许可证级别大于或等于客体的密级时，该主体才能读取相应的客体；

（2）仅当主体的许可证级别等于客体的密级时，该主体才能写相应的客体。

修正规则主体的许可证级别=客体的密级主体能写客体用户可为写入的数据对象赋予高于自己的许可证级别的密级一旦数据被写入，该用户自己也不能再读该数据对象了。

规则的共同点：

禁止了拥有高许可证级别的主体更新低密级的数据对象,五、强制存取控制的特点,MAC是对数据本身进行密级标记无论数据如何复制，标记与数据是一个不可分的整体只有符合密级标记要求的用户才可以操纵数据从而提供了更高级别的安全性,DAC与MAC,DAC与MAC共同构成DBMS的安全机制原因：

较高安全性级别提供的安全保护要包含较低级别的所有保护先进行DAC检查，通过DAC检查的数据对象再由系统进行MAC检查，只有通过MAC检查的数据对象方可存取。

4.3视图机制,视图机制把要保密的数据对无权存取这些数据的用户隐藏起来，视图机制更主要的功能在于提供数据独立性，其安全保护功能太不精细，往往远不能达到应用系统的要求。

视图机制与授权机制配合使用:

首先用视图机制屏蔽掉一部分保密数据视图上面再进一步定义存取权限间接实现了支持存取谓词的用户权限定义,例14王平只能检索计算机系学生的信息先建立计算机系学生的视图CS_StudentCREATEVIEWCS_StudentASSELECTFROMStudentWHERESdept=CS；在视图上进一步定义存取权限GRANTSELECTONCS_StudentTO王平；,4.3视图机制,4.4审计,什么是审计启用一个专用的审计日志（AuditLog）,将用户对数据库的所有操作记录在上面DBA可以利用审计日志中的追踪信息,找出非法存取数据的人C2以上安全级别的DBMS必须具有审计功能审计功能的可选性审计很费时间和空间DBA可以根据应用对安全性的要求，灵活地打开或关闭审计功能。

审计分为用户级审计和系统级审计,4.5数据加密,数据加密防止数据库中数据在存储和传输中失密的有效手段。

加密的基本思想根据一定的算法将原始数据（术语为明文，Plaintext）变换为不可直接识别的格式（术语为密文，Ciphertext），不知道解密算法的人无法获知数据的内容。

加密方法替换方法使用密钥（EncryptionKey）将明文中的每一个字符转换为密文中的一个字符。

置换方法将明文的字符按不同的顺序重新排列。

混合方法美国1977年制定的官方加密标准：

数据加密标准（DataEncryptionStandard，简称DES）。

DB